JPH0478505A - 複合型光学素子の製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エネルギー硬化型樹脂を用いることにより成
形される複合型光学素子の製造方法およびその製造装置
に関する。

〔従来の技術〕

基材に対して紫外線硬化樹脂等のエネルギー硬化型樹脂
を密着させて複合型光学素子を製造する先行技術として
は、特開昭６２−６２７１６号、同６３−４７７０２号
、同６０−２１５５５１号同６２−２２７７１１号の各
公報が知られているが、これらを総括した従来の製造方
法は以下の通りである。すなわち、球面に研磨されたガ
ラスレンズ又は射出成形によって得られた球面プラスチ
ックレンズ等の基材の上にエネルギー硬化型樹脂を必要
量吐出し、この樹脂に対して金型の成形面を押し当って
押し拡げ、樹脂が所望の厚さとなった位置で固定する。

この状態で樹脂層にエネルギーを与えて硬化させ、金型
、樹脂、基材の密着体を得、その後金型の成形面の形状
が転写されている樹脂層と基材とからなる複合型光学素
子を金型から離型する。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 しかし上記従来の製造方法では、基材上への樹脂の吐出
時と、吐出樹脂に対する金型の押し拡げ時とにおいて、
樹脂内に気泡が混入し昌く、気泡の混入により不良品と
なる割合が大きいものとなっていた。この気泡混入のプ
ロセスを上記各段階に別けて説明すると、第８図は基材
への樹脂吐出時の気泡混入を、また、第９図および第１
０図は金型による押し拡げ時の気泡混入を示す。第８図
において、２は基材であり、この基材２の上方に吐出機
構のノズル３が臨んでおり、ノズル３から基材２上面に
エネルギー硬化型樹脂Ｉが吐出される。樹脂１は一般に
粘度が１０００〜２００００ｃｐｓのものが使用され、
基材２とノズル３とが離れていると、ノズル３から吐出
される樹脂は同図（ａ）で示すように、大きな樹脂層４
となる。同図（ｂ）はこの樹脂層４が基材２と接する寸
前の状態を示し、樹脂層４の半径Ｒ＋が大きく、基材２
の曲率半径Ｒ１と同程度か、あるいはＲ１＞Ｒ３となり
、基材２と樹脂の接触角が小さいものとなる。このため
、樹脂層４が基材２に接する瞬間に気泡を混入させ易い
。

次に第９図において、５は金型であり、前述した工程に
より基材２上に吐出された樹脂６を押圧するように作用
し、この押圧により樹脂６が基材２の上面に沿って押し
拡げられる。この金型５先端の成形面５ａと基材２の表
面２ａとは均一な塗れ性をもつ事はあり得ないため、樹
脂６は不均一に押し拡げられる。第１０図（ａ）〜（ｅ
）はこの樹脂６の押し拡がり状態を経時的に示しており
、まず樹脂６に金型５が接する（同図（ａ））、そして
、金型５の押圧に応じて樹ｊ１６が押し拡げられ（同図
う））、この押し拡げにより、不均一な拡がり部分７が
生じる（同図（Ｃ））、この不均一な拡がり部分７は金
型５の押圧力の増大に伴って、徐々に大きくなり（同図
＠）、最終的には樹脂６内に気泡８を取り込んだ状態と
なる（同１ｇ（ｅ））、かかる金型５の押し拡げ時の気
泡混入は、樹脂６の粘度が１０００〜２００００ｃｐｓ
の場合、金型５の押し拡げ速度に主に依存し、その速度
が大きい程、不均一な拡がり部分７の矯正を行うことな
く進行するものである。

本発明はかかる従来技術に鑑みてなされたものであり、
樹脂の吐出時および樹脂の押し拡げ時のいずれにおいて
も気泡混入のない複合型光学素子の製造方法およびその
方法を好適に実施することができる製造装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の複合型光学素子の製
造方法は、ノズルから基材上にエネルギー硬化型樹脂を
所定量吐出する工程と、金型の成形面で樹脂を押し拡げ
て基材上に所定形状、所定厚さの樹脂層を形成する工程
と、この樹脂層にエネルギーを付与して硬化し、樹脂層
と基材とが一体化された光学素子を成形する工程とを傭
人だ製造方法において、前記ノズルがら基材上への樹脂
吐出工程は樹脂吐出当初にノズルを基材に接近させると
共に、樹脂の吐出に伴ってノズルと基材とが離反するよ
うに移動制御し、前記金型による樹脂押し拡げ工程は、
樹脂の押し拡げが緩速度となるように金型と基材との相
対的な接近速度を制御することを特徴とする。

また、この製造方法を実施するための本発明の製造装置
は基材にエネルギー硬化型樹脂を吐出するノズルと、前
記樹脂の吐出当初にノズルと基材とを相対接近させると
共に、樹脂の吐出に伴ってノズル基材とを離反させるよ
うに駆動する樹脂吐出機構と、前記基材に相対的に接近
して基材に吐出された樹脂を押し拡げて所定形状、所定
厚さの樹脂層とする金型と、この金型による樹脂の押し
拡げが緩速度なるように金型と基材との相対的な接近速
度を制御する樹脂押し拡げ機構と、前記樹脂層を硬化さ
せるためのエネルギーを付与するエネルギー源とを備え
ていることを特徴としている。

〔作　用〕

上記構成の製造方法によれば、樹脂吐出当初にノズルが
基材に接近しているため、吐出される樹脂層の径が小さ
くなった状態で基材に接触し、樹脂吐出時における気泡
の混入がなくなる。また、この樹脂吐出に伴って、ノズ
ルが基材から離反するように移動するため、ノズルへの
樹脂の付着がなく、正確な量の吐出を行うことができる
。さらに金型による樹脂の押し拡げでは、押し拡げ速度
が緩やかになるように制御されるため、不均一の拡がり
部分が矯正されて押し拡げ時の気泡の混入がなくなる。

また、上記構成の製造装置によれば、樹脂吐出機構がノ
ズルと基材とを接近させ、その後、離反させるため、上
述した気泡混入のない樹脂吐出を行うことができる。ま
た、樹脂押し拡げ機構が樹脂の押し拡げ速度を緩速度と
するため、上述した気泡に混入のない樹脂押し拡げを行
うことができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

なお、各実施例において、同一の要素は同一の符号を付
して対応させることにより重複する説明を省略する。

（第１実施例） 第１図乃至第５図は本発明の第１実施例であり、第１図
はその製造装置における樹脂吐出１ｓｉｔ＊を示す。

第１図において、側面り字状の支持ベース１１の側面部
分にガイド部材１２が取り付けられている。また支持ベ
ースＩＩの上部にはシリンダ１３が垂直状態で支持され
ており、このシリンダ１３のシリンダロッド１４にスラ
イダ１５が取り付けられている。スライダ１５はシリン
ダロッドＩ４の伸縮作動に伴ってガイド部材】２に沿っ
て上下動するものである。このスライダ１５にはエネル
ギー硬化型樹脂１０が充填された吐出１１６が取付けら
れている。吐出器１６は垂直状態で支持されており、そ
の下端部には樹脂１０は吐出するノズル１７が取り付け
られている。吐出器１６はエアチューブ１８を介して高
圧空気が送り込まれることにより、ノズル１７から所定
量の樹脂を吐出すると共に、スライダ１５の上下動と一
体的に上下動する構造となっている。この吐出器１６下
方に位置する支持ベース１１上面には、基材２０支承す
る基材受台１９が取り付けられている。基材受台１９は
支持ベース１１上をＸＹ力方向移動調整可能となってお
り、この調整により基材２０をの中心（光軸）と、ノズ
ル１７の中心とを一致させることができる。

また、スライダ１５の下方にはストッパシリンダ２１が
立設されている。ストッパシリンダ２１はそのロフト２
２を伸縮調整することにより、スライダ１５の下降停止
位置を調整するものであり、これにより吐出器１６のノ
ズル１７と基材２０との最大接近距離の調整が可能とな
っている。なお、基材２０はガラスあるいはプラスチッ
クにより図示の形状に成形されるものであり、例えば成
形面にシランカンブリング処理が施された光学硝材ＢＫ
−７製の球面研磨ガラス基材を使用することができる。

次にこの樹脂吐出機構の作動を、本発明の製造方法にお
ける樹脂吐出工程の作用と共に説明する。

樹脂吐出以前においては、吐出器１６はスライダ１５と
共に、上方に引き上げられていおり、この状態からシリ
ンダ１３が作動してスライダ１５が下降し、吐出器１６
の下降が行われる。スライダ１５の下降はストッパシリ
ンダ２１の口７ド２２に当接することで停止し、これに
より吐出器１６のノズル１７は基材２０に接近して停止
する。

このノズル１７の先端と基材２０との距離は樹脂の粘度
との相関関係で設定されるものであり、０゜３〜１．５
−一の範囲、例えば樹脂ｌＯの粘度が２０００ｃｐｓの
場合には、ｌ■前後となるようにストツバシリンダ２１
により調整される。この状態でエアチューブ１８から吐
出器１６内に高圧空器を送り込んでノズル１７から樹脂
１０の吐出を開始する。樹脂の吐出開始当初においては
、ノズル１７の先端が基材２０に接近しているため、樹
脂ｌＯは半径の小さな樹脂玉となる。

第２図はこの樹脂の吐出開始当初の状態を示しており、
ノズル１７の基材２０への接近により、小さな半径の樹
脂玉の状態で吐出される（同図（ａ））、すなわち同図
（ロ）で示すように、基材２０の曲率半径Ｒ３に比べて
、十分に小さな半径Ｒ８の樹脂玉となって樹脂１０が基
材２０に接触する。

このため、この接触時にこれらの間に空気が混入するこ
とがなくなる。

このような樹脂ｌＯの吐出開始後においては、ストッパ
シリンダ２１を作動して、そのロッド２２を伸長させる
。ストッパシリンダ２１の作動力はシリンダ１３の作動
力よりも大きく設定されており、ロッド２２の上昇によ
りスライダ１５が押し上げられて吐出器１６が上昇する
。かかる吐出器１６の上昇時には、ノズル１７からの樹
脂１０の吐出が続行されており、ノズル１７は基材２０
に樹脂１０を吐出させながら上昇して基材２０から離反
する。この時の離反速度は、例えば５ｍ＃／Ｓとなるよ
うに設定される。

第３図はこの樹脂吐出を行いながらノズル１７が上昇す
る状態を示している。ノズル１７が基材２０から離反し
なが樹脂１０を吐出するため、樹脂１０がノズル１７周
囲に付着することがない。

このため、所定量の樹脂１０を正確に基材２０に吐出さ
せることができ、これにより光学素子の寸法精度を良好
に保つことができる。

かかるノズル１７の離反は、その先端が基材２０から所
定間隔となった時点で停止するように制御される。この
ノズル１７の先端と基材２０との間隔はノズル１７から
の樹脂ｌＯが途切れることのないように設定されるもの
であり、樹脂１０の粘度との相関関係で調整とされる。

例えば樹脂１０の粘度が２０００ｃｐｓの場合には６１
１ｍ程度が良好である。

以上のような制御を行うことにより、気泡混入のない状
態で、樹脂１０の所定量を正確に基材２０に吐出させる
ことができ、樹脂吐出時の気泡混入に起因する不良品の
発生がなくなる。なお、樹脂ＩＯの粘度は１０００〜２
００００ｃｐｓ（７）範囲で適宜、選択することができ
、この粘度に応して上述した制御値を調整することによ
り気泡混入を防止することができる０例えば、粘度が１
００００ｃｐｓの樹脂の場合には、樹脂吐出当初のノズ
ル１７先端と基材２０との間隔を０　＋　８　ｖｗ、樹
脂吐出続行中のノズル１７先端と基材２０の間隔を４閣
に調整することにより気泡混入のない吐出が可能となる
。

第４図は以上の樹脂吐出に続く樹脂の押し拡げ工程に適
用される押し拡げ機構を示す、ベース３１の下部に基材
受台３２が取付けられ、この受台３２に前工程で、樹Ｊ
ＪＩＩＯが吐出された基材２０がセットされる。基材受
台３２上方には、シリンダ３３が垂直状態て支持されて
おり、このシリンダ３３を貫通したシリンダロッド３４
の下端部に金型３５が装着されて基材２０に臨んでいる
。この場合、金型３５の光軸と基材２０の光軸とが一致
するように基材受台３２の取付は位置が選定されるもの
である。

シリンダ３３を貫通したシリンダロッド３４の上端部に
は矩形状のフレーム部材３６が連結されており、このフ
レーム部材３６にはマイクロメータヘッド３７が垂下状
態で取付けられている。マイクロメータへ７ド３７はそ
のヘンＦ′部３日がベース３１の上面に臨んでおり、へ
ンド部３８がベース３１上面に当接することにより、シ
リンダ３３の駆動による金型３５の下降が一時的に停止
するようになっている。

また、この当接後においてヘッド部３８が縮み駆動する
が、この駆動はパルスモータ３９によりおこなわれてお
り、このためマイクロメータヘッド３７のプーリ４０と
パルスモータ３９の出力軸４２との間にタイミングベル
ト４２が駈は渡されている。４３は基材２０下面から樹
脂１０に紫外線を照射させるように基材２０下方に配置
された光源である。

次に、この樹脂押し拡げ機構の作動を、本発明の製造方
法における樹脂押し拡げ工程の作用と共に説明する。

樹脂１０が吐出された基材２０を基材受台３２上にセッ
トした後、シリンダ３３を作動して、シリンダロッド３
４を下降させる。これにより金型３５が下降して基材２
０に接近するが、この接近はマイクロメータへラド３７
のヘッド部３８がベース３Ｉ上面に当接することにより
停止する。この停止状態では、金型３５と樹脂１０とは
１１以下の間隔を有した非接触状態となっている。この
停止後、パルスモータ３９が駆動してマイクロメータヘ
ッド３７のヘッド部３日を縮めて、シリンダ３３と共に
金型３５を下降させる。この下降により金型３５の成形
面が基材２０に接近しながら樹脂１０を押圧して、樹脂
１０を基材２０に沿って押し拡げる。かかる金型３５の
基材２０への接近速度は、金型３５による樹脂１０の押
し拡げが緩速度となるように設定されるものであり、例
えば０．０７ｍｍ／ｓの緩やかな接近速度となるように
パルスモータ３９の回転数が制御される。

第５図（ａ）〜（Ｃ）はこの金型３５の緩速度によって
樹脂１０が押し拡げられる過程を示し、押し拡げが進行
するに従って、不均一な拡がり部分７が生じるが（同図
（ｂ））、押し拡がり速度が遅いため、この不均一な拡
がり部分７が矯正され、これにより気泡混入のない押し
拡げを行うことができる。

このようにして、気泡混入のない押し拡げにより樹脂厚
が所定の厚さになると、パルスモータ３９の駆動を停止
する。これにより金型３５は樹脂ＩＯを押圧した状態で
停止し、この停止後、光源４３から紫外線を照射して樹
脂を硬化させ、樹脂が基材２０に密着した複合型光学素
子を成形する。

そして、シリンダ３３を逆駆動して金型３５を上昇させ
ることにより、複合型光学素子を金型３５から離型させ
る。

なお、上述した金型３５の基材２０への接近速度に関し
、０．５ｍｍ／ｓの速度で行った場合、０゜３１１１１
径の気泡が樹脂中心部分に入り、不良品となる一方、１
ｍｍ／ｓの速度で行った場合、大きな気泡に加えて、０
　、１　ｗａｇ以下の小径の気泡が樹脂全面に多数入り
込んで不良品となった。このため、金型の接近速度は上
述した数値付近が良好である。

（第２実施例） 第６図は本発明の製造装置の第２実施例における樹脂吐
出機構を示す、この第２実施例の機構はスライダ１５に
基材受台１９が取り付けられて基材２０が上下動するも
のであり、吐出Ｈ１６は支持ベース１１に固定的に取り
付けられている。また、スライダ１５の下面には、その
ヘッド部５２が当接するようにマイクロメータへラド５
１が配置されている。このマイクロメータヘッド５１は
プーリ５３およびタイミングベルト５３を介してパルス
モータ５５に連結されており、パルスモータ５２へのパ
ルス制御によりヘッド部５２の下動を精度良く行うこと
が可能となっている。

このような構成の樹脂吐出ｉｔｓは、基材２０を吐出器
１６のノズル１７に接近させた状態でノズル１７から樹
脂１０を吐出させるが、吐出開始当初におけるこれらの
間隔を１−一程度とし、樹脂吐出中にパルスモータ５２
を逆駆動して基材２０をノズルＩ７から所定速度（例え
ば、５　ａｍ／　ｓ　）で離反させることにより前記第
１実施例と同様に気泡混入のない状態での樹脂吐出を行
うことができる。

（第３実施例） 第７図は本発明の製造装置の第３実施例を示す。

この第３実施例は樹脂吐出機構と、樹脂押し拡げ機構と
を一体化したものであり、基台ベース６１の左側に樹脂
吐出機構が、右側に樹脂押し拡げ機構がそれぞれ配置さ
れている。左側の樹脂吐出機構は吐出器１６がスライダ
６２により上下動可能に取り付けられて構成されている
。スライダ６２はパルスモータ６４の駆動により回転制
御されるボールねじ６３に螺合しており、ボールねじ６
３の正逆回転により上下動するようになっている。

また、この樹脂吐出機構は基台ベース６１の左側に水平
方向に取り付けられたロンドレスシリン６５に合体が支
承されており、ロッドレスシリンダ６５の駆動により、
左右方向に一体的に移動する。そして、右方向への移動
により、吐出器１６のノズル１７が基材２０上方に臨む
ように進出する。一方、右側の樹脂吐出機構は垂直状態
に設けられたボールねじ７１にスライダ７２が螺合し、
このスライダ７２に金型３５が装着されている。

ボールねじ７１はばるすモータ７３により正逆方向に回
転するようになっており、このボールねし７１の回転に
よって金型３５が上下動し、その可動により基材２０の
上に樹脂を押し拡げる。この場合、金型３５の光軸と基
材２０の光軸とが一致するように基材２０が基材受台６
７上にセットされるものであり、この基材２０の下方に
は紫外線照射を行う光源４３が配置されている。

次に、この第３実施例の製造装置の作動を説明する。

ロッドレスシリンダ６５を駆動して、吐出器１６のノズ
ル１７が基材２０の光軸と一致するまで移動させる。こ
の位置でのノズル１７の先端と基材２０との間隔は６Ｉ
ＩＩＩに設定されている。次にパルスモータ６４を駆動
してノズル１７と基材２０との間隔が１閣となるように
吐出器１６を下降させる。この位置で吐出器１６のノズ
ル１７から樹脂１０を吐出させ、この吐出と同時にパル
スモータ６４を逆駆動して吐出器１６を５ｍｍ／ｓの速
度で上昇させる。この上昇時には、ノズルＩ７から樹脂
の吐出が続行させており、ノズル１７と基材２０との間
隔が６１１ｎとなった時点で、パルスモータ６４を停止
する。かかる吐出器の上昇速度および上昇量はパルスモ
ータ６４へのパルス制御により行われるため、精度の良
い制御が可能となっている。ノズル１７からの所定量の
樹脂の吐出が終了した後は、ロッドレスシリンダ６５を
逆駆動して、吐出Ｈ１６を基材２０上方から退避させる
。

次に、パルスモータ７３を駆動して金型３５を基材２０
に接近させる。この接近作動においては、ｌ　Ｑｗ＋ｗ
／ｓ以上の速度で金型３５を下降させることにより、ロ
スタイムを少なくすることができる。

そして、金型３５の成形面が基材２０上の樹脂に接触し
た時点で、Ｑ　、　７　ａｍ／　ｓの速度に切り替え、
この緩やかな速度で樹脂を押し拡げる。この押し拡げに
より樹脂厚が所定厚さとなった時点でパルスモータ７３
を停止、次に光源４３から紫外線を照射して樹脂を硬化
させて複合型光学素子を成形する。

このような第３実施例では、樹脂吐出と樹脂押し拡げと
を単一の装置によって連続的に行うため、迅速な製造を
行うことができる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明の複合型光学素子によれば
、樹脂吐出工程および、樹脂押し拡げ工程のいずれかに
おいても、気泡の混入がないため、不良率の低下した製
造を行うことができる。

また、本発明の製造装置によれば、上記製造方法を好適
に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の第１実施例を示し、第１図
は樹脂吐出機構の側面図、第２図（ａ）、　（ｂ）は樹
脂吐出当初の状態を示す側面図、第３図は樹脂吐出続行
状態を示す側面図、第４図は樹脂押し拡げ機構の側面図
、第５図（ａ）〜（Ｃ）は樹脂押し拡げ工程を示す平面
図、第６図は本発明の第２実施例の樹脂吐出機構を示す
側面図、第７図は本発明の第３実施例を示す側面図、第
８図（ａ）、Φ）は従来方法による樹脂吐出状態を示す
側面図、第９図は従来方法による樹脂押し拡げ状態を示
す側面図、第１０図（ａ）〜（ｅ）はその工程を示す平
面図である。 １０・・・エネルギー硬化型樹脂 １６・・・吐出器 １７・・・ノズル ２０・・・基材 ３５・・・金型 ４３・・・光源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノズルから基材上にエネルギー硬化型樹脂を所定
   量吐出する工程と、金型の成形面で樹脂を押し拡げて基
   材上に所定形状、所定厚さの樹脂層を形成する工程と、
   この樹脂層にエネルギーを付与して硬化し、樹脂層と基
   材とが一体化された光学素子を成形する工程とを備えた
   製造方法において、前記ノズルから基材上への樹脂吐出
   工程は樹脂吐出当初にノズルを基材に接近させると共に
   、樹脂の吐出に伴ってノズルと基材とが離反するように
   移動制御し、前記金型による樹脂押し拡げ工程は、樹脂
   の押し拡げが緩速度となるように金型と基材との相対的
   な接近速度を制御することを特徴とする複合型光学素子
   の製造方法。
2. （２）基材にエネルギー硬化型樹脂を吐出するノズルと
   、前記樹脂の吐出当初にノズルと基材とを相対接近させ
   ると共に、樹脂の吐出に伴ってノズル基材とを離反させ
   るように駆動する樹脂吐出機構と、前記基材に相対的に
   接近して基材に吐出された樹脂を押し拡げて所定形状、
   所定厚さの樹脂層とする金型と、この金型による樹脂の
   押し拡げが緩速度となるように金型と基材との相対的な
   接近速度を制御する樹脂押し拡げ機構と、前記樹脂層を
   硬化させるためのエネルギーを付与するエネルギー源と
   を備えていることを特徴とする複合型光学素子の製造装
   置。